DE3835114C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Verfahren dieser Art sind bekannt (JP-OS 58-1 55 239). Bei einem solchen Verfahren wird in der Übergangsphase zwischen Betriebs- und Leerlaufdrehzahl der Leerlaufzustand erfaßt und auf die Ermittlung hin, daß der Motor mit höherer Drehzahl läuft, die Ventilvorrichtung auf einen Anfangs-Stellwert eingestellt. Die Drehzahl wird dann graduell mit einer bestimmten Änderungsge­ schwindigkeit auf eine während eines vorherigen Rückführ-Regelzyklus gelernte Öffnungsstellung des Leerlaufdrehzahl-Steuerventils hin konvergierend verstellt.

Bei diesem Verfahren entstehen wegen der Konstanz der Änderungsgröße des Stellwertes der Ventilvorrichtung Schwierigkeiten, wie ein temporärer Abfall der Motordrehzahl beim Übergang in den Leerlaufzustand oder eine schlechte Konvergenz in Richtung der Leerlauf­ drehzahl. Wenn mit anderen Worten die Korrekturgröße des Stellwertes der Ventilvorrichtung auf einen kleinen Wert einge­ stellt ist, wird in der Übergangsphase aus einem Bereich mit hoher Dreh­ zahl in den Leerlaufzustand der Abfall der Maschinen­ drehzahl groß. Wenn die Korrekturgröße auf einen großen Wert eingestellt wird, konvergiert die Drehzahl in der Übergangsphase nur langsam in Richtung auf die Leerlaufdrehzahl.

Demgemäß könnte eine Korrekturmaßnahme sinnvoll erscheinen, wonach die Korrekturgröße des Stellwertes der Öffnungs­ stellung des Steuerventils beim Übergang zum Leerlaufzustand als Funktion der Maschinen­ drehzahl zu diesem Zeitpunkt verstellt wird. In diesem Fall wird jedoch bei hoher Betriebsdrehzahl zu Beginn des Übergangs auf den Leer­ laufzustand die Korrekturgröße groß, so daß die Verminderung der Stellgröße der Ventilvorrichtung vom Anfangswert zum gelernten Wert lange Zeit mit der Folge schlechter Konvergenz zur Leerlaufdrehzahl beansprucht.

Es ist ferner ein Verfahren zum Steuern der Ventilöffnungs­ zeit eines Leerlaufsteuerventils zum Steuern der einer Brennkraftmaschine während des Leerlaufs zuzuführenden Zu­ satzluft bekannt, wobei aus einer Anzahl vorbestimmter Motordrehzahlwerte, die höher als die gewünschte Leerlauf­ drehzahl liegen, bei Leerlaufstellung der Drosselklappe eine bestimmte Motordrehzahl sowie deren Abnahmerate detek­ tiert werden. Basierend auf den detektierten Werten wird dann eine entsprechende Öffnungsstellung des Leerlaufsteuer­ ventils vorgegeben (DE-OS 35 45 397).

In ähnlicher Weise werden bei einem anderen bekannten Ver­ fahren ebenfalls bei Leerlaufstellung der Drosselklappe Größe und Abnahmerate der Motordrehzahl gemessen, sobald diese unter einen Schwellwert abfällt. Davon ausgehend wird ein Befehlssignal für die Öffnungsstellung des Leer­ laufsteuerventils ermittelt und ausgegeben, das für eine abhängig von der Motordrehzahl deren Abnahmerate abhängigen Zeitdauer aufrechterhalten wird (EP 02 06 790 A2).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, bei welchem in der Übergangsphase zum Leerlaufbetrieb die Korrekturgröße des Stellwertes einer Ventilvorrichtung zur Leerlaufeinstellung so eingestellt wird, daß ein Abwürgen der Motordrehzahl vermieden wird und ein Konvergieren auf einen gelernten Regelwert der Ventilvorrichtung mit einer Änderungsgeschwindigkeit erzielt wird, welche der Maschinendrehzahl entspricht, wodurch eine schnelle Anpassung an eine Rückführregelung realisierbar ist.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung mittels eines Verfahrens nach dem Patentanspruch gelöst.

Somit wird korrespondierend zur Motordrehzahl beim Übergang auf den Leerlaufbetrieb die Korrekturgröße des Stellwertes der Ventilvorrichtung in Anpassung an die Motordrehzahl bestimmt, wodurch ein Abfall der Motor­ drehzahl im Falle des Arbeitens des Motors in einem hohen Drehzahlbereich vermieden werden kann. Da der Anfangswert als entsprechend zur Maschinendrehzahl minimal erforderlicher Wert bestimmt werden kann, wird die Konvergenz der Maschinendrehzahl ausgehend von dem Anfangswert verbessert. Ferner wird die Änderungsgeschwindigkeit nach dem Halten des Regel­ wertes der Ventilvorrichtung für eine vorbestimmte Zeit auf dem Anfangswert ausgehend von diesem An­ fangswert in Richtung auf einen gelernten Öffnungs­ grad zum Aufnehmen der Rückführregelung entsprechend der Drehzahl des Motors zum Zeitpunkt des Übergangs auf den Leerlaufzustand eingestellt, z. B. in Funktion der Motordrehzahl. Daher kann die Konver­ genz verbessert werden, und darüber hinaus können weitere Vorteile erzielt werden, wie Unterdrücken von Druckschwankungen in der Ansaugleitung.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Kombination aus einem schematischen Längsschnitt durch einen Verbrennungs­ motor und einem Blockschaltbild als Beispiel für ein System zum Durchführen des Verfahrens gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein Blockschaltbild für den Aufbau bzw. die Zusammenschaltung der wesentlichen Baugruppen einer Schaltung, welche bei dem Verfahren nach der Erfindung einsetzbar ist;

Fig. 3 Zeitdiagramme, welche die wesentlichen Funktionen der Leerlaufsteuerung gemäß der Erfindung darstellen; und

Fig. 4 ein Flußdiagramm, in welchem die einzelnen Verfahrensschritte eines Verfahrensbeispiels gemäß der Erfindung wiedergegeben sind.

Der in Fig. 1 dargestellte Motor 1 hat einen Wasser­ mantel, durch welchen Kühlwasser umläuft, dessen Temperatur mittels eines Kühlwasser-Temperatursensors 2 gemessen wird. Mit dem Zylinderkopf sind eine Ansaugleitung 15 und eine Abgasleitung 16 verbunden, die jeweils über Ein- bzw. Auslaßventile kommuni­ zieren. In dem nahe dem Einlaßventil gelegenen Bereich der Ansaugleitung 15 ist eine Kraftstoff-Ein­ spritzvorrichtung 3 installiert. In der Ansaugleitung 15 ist stromaufwärts von der Kraftstoff-Einspritzvor­ richtung eine Drosselklappe 4 vorgesehen; an einer Stelle der Wand der Ansaugleitung 15 auf der Höhe der Drosselklappe 4 ist ein Leerlaufschalter 5 zum Messen des Leerlaufzustandes untergebracht.

Ein die Drosselklappe 4 überbrückender Bypass-Kanal 6 ist stromabwärts und stromaufwärts von der Drossel­ klappe 4 mit der Ansaugleitung 15 verbunden. An einer Zwischenstelle des Bypass-Kanales 6 ist ein Leerlauf-Steuerventil (im folgenden als ISC-Ventil bezeichnet) 7 angeordnet, das als Ventilvorrichtung zum Steuern der Ansaug-Luftmenge (des Durchflusses) für die Maschine im Leerlauf-Betriebszustand dient. Der Stellwert bzw. die Öffnungsstellung dieses ISC-Ventils wird durch die Größe eines Steuer­ signals bestimmt, das von einer Regelschaltung 8 abgegeben wird. Dieser Regelschaltung 8 werden als Eingänge Meßsignale des obenerwähnten Kühlwasser- Temperatursensors 2, des Leerlaufschalters 5, eines Kurbelwinkelsensors 9, eines Ansaugluft-Temperatursen­ sors 10, welcher stromaufwärts von der Drosselklappe 4 beispielsweise in einem am Einlaßende des Ansaug­ kanals 15 installierten Luftfilter 11 angeordnet ist, eines Ansaugluft-Drucksensors 12 und eines Sauerstoff-(O₂-)Sensors 13 eingegeben, welche im Ansaugkanal 15 bzw. im Abgasrohr 16 installiert sind.

Gemäß Fig. 2 umfaßt die Regelschaltung 8 im wesent­ lichen zehn funktionelle Baugruppen, darunter eine Einstellvorrichtung 81 für die Ventilöffnungsstellung, wobei an dieser Einstellvorrichtung ein gelernter Stell­ wert des ISC-Ventiles 7 angelegt wird, der während des vorherigen Zyklus aus einem Lernwert-Speicher 82 gelernt wurde. Der Lernwert der Öffnungsstel­ lung des ISC-Ventils 7 wird dadurch eingestellt, daß der Mittelwert des vorangegangenen Lernwertes und des Ist-Stellwertes des Ventils verwendet wird, z. B., wenn die Lernbedingungen erfüllt sind.

Die Regelschaltung 8 weist ferner eine Detektor­ vorrichtung 83 zum Erfassen der Motordrehzahl auf, welche die Motordrehzahl aus einem vom Kurbelwinkelsen­ sor 9 erhaltenen Signal ermittelt und ein Drehzahlsig­ nal erzeugt, welches an eine Korrekturgrößen-Einstell­ vorrichtung für den Stellwert der Öffnungsstellung angelegt wird. Diese Korrekturgrößen-Einstellvorrich­ tung arbeitet ab dem Zeitpunkt, zu dem der Leerlaufschal­ ter 5 auf "Ein" gestellt ist, um die Korrekturgröße für den Stellwert des ISC-Ventiles 7 entsprechend der Maschinendrehzahl zu diesem Zeitpunkt ausgehend von einer früher bestimmten Funktion, Tabelle oder dgl. einzustellen. Das sich ergebende Ausgangssignal der Einstellvorrichtung 84 wird zu der Stellwert-Ein­ stellvorrichtung 81 des Ventiles übertragen, wo es dem Lernwert, der aus dem Lernwertspeicher 82 erhalten wurde, überlagert wird, worauf ein Anfangs-Stellwert entsprechend der Maschinendrehzahl beim Übergang zum Leerlauf eingestellt wird.

Auf der Basis dieses Anfangs-Stellwertes wird ein Betätigungssignal von der Stellwert-Einstellvor­ richtung 81 zu der Ventilbetätigungsvorrichtung 85 übertragen, und die Einstellung des Stellwertes des ISC-Ventiles 7 wird vollendet. In der Stellwert-Einstellvorrichtung 81 wird als Ergebnis des Arbeitens eines Zeitgebers 86 die Korrekturgröße des Stellwertes des ISC-Ventils 7 während einer vorbestimmten Zeit aufrechterhalten, und der Regelwert des ISC-Ventils 7 wird auf dem anfänglichen Stellwert gehalten.

Wenn andererseits der Leerlaufschalter 5 auf "Ein" geschaltet ist, wird zu diesem Zeitpunkt das Dreh­ zahlsignal von der Detektorvorrichtung 83 zu einer Einstellvorrichtung 87 für die Änderungsgeschwindig­ keit des Stellwertes gespeist, wobei in dieser Einstellvorrichtung 87 daraufhin eine Funktion entsprechend der Motordrehzahl ausgewählt und einge­ stellt wird. Das Ausgangssignal dieser Einstell­ vorrichtung 87 wird zu einer Integriervorrichtung 88 gespeist, welche daraufhin einen integrierten Wert entsprechend der obenerwähnten Funktion zu der erwähnten Stellwert-Einstellvorrichtung 81 über­ tragen wird. In dieser Vorrichtung 81 wird nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeit, welche durch den Zeitgeber 86 vorgegeben wurde, der Stellwert des ISC-Ventiles 7 ausgehend von dem Anfangsstell­ wert entsprechend dem obenerwähnten integrierten Wert geändert, und der Stellwert des ISC-Ventils 7 wird auf einen veränderten Wert gegenüber demjenigen Wert eingestellt, welcher bezüglich des Lerntwertes vorher eingestellt war. Wenn dieser Zustand erreicht ist, gibt eine Startvorrichtung 89 ein Signal zum Starten der Rückführregelung der Leerlaufdrehzahl ab.

Sobald die Rückführregelung gestartet ist, verändert die Stellwert-Einstellvorrichtung 81 den Stellwert des ISC-Ventiles 7 so, daß die Ist-Motordrehzahl, welche von der Detektorvorrichtung 83 eingegeben wird, mit der Solldrehzahl übereinstimmt, welche durch eine Sollwert-Einstellvorrichtung 90 entsprechend dem vom Kühlwasser-Temperatursensor 2 erhaltenen Signal eingestellt ist.

Auf diese Weise wird bei dem Verfahren von dem Zeitpunkt ab, zu dem der Leerlaufschalter 5 auf "Ein" gestellt wird, das ISC-Ventil 7 am Beginn der Rückführregelung einer Regelung mit einem er­ forderlichen Sollwert für die Ventilöffnungsstellung unterworfen. Die Schrittfolge der Verfahrensschritte wie oben beschrieben ist in den Zeitdiagrammen nach Fig. 3 wiedergegeben. In diesen Zeitdiagrammen sind bei hoher Motordrehzahl auftretende Veränderungen mittels durchgezogener Linien bezeichnet, während Änderungen bei niedrigen Drehzahlen mittels gestri­ chelter Linien dargestellt sind. Die dargestellten Funktionsveränderungen sind: die Veränderung der Motordrehzahl; die Veränderung des Stellwertes (Öffnungsstellung) des ISC-Ventiles 7; die "Ein"/­ "Aus"-Zustände des Leerlaufschalters 5 und die Betriebszeit des Zeitgebers.

Die Schritte bei der Betriebsroutine, welche in der Steuerschaltung 8 abläuft, sind nun anhand des Flußdiagrammes nach Fig. 4 beschrieben. Zuerst wird in Schritt S101 der "Ein"/"Aus"-Zustand des Leerlaufschalters 5 abgefragt. Bei Stellung "Ein" wird im Schritt S102 abgefragt, ob die Motordrehzahl in die Steuerschaltung eingegeben worden ist. Wenn die Eingabe noch nicht stattgefunden hat, wird im Schritt S103 die Maschinendrehzahl NE als NEIDLON gespeichert. Im Schritt S104 wird der Anfangs-Stell­ wert DISCSB aus NEIDLON und aus dem im vorangegangenen Regelzyklus Lernwert DISCLRN gerechnet. Wenn die Eingabe der Motordrehzahl schon abgeschlossen war, wird unter Umgehung der Schritte S103 und S104 unmittelbar Schritt S105 vorgenommen. Hierbei findet ein Vergleich des Stellwertes DISC des ISC- Ventiles 7 und des Anfangswertes DISCSB statt. Wenn DISCSB kleiner als DISC ist, wird im Schritt S201 der Wert DISC in konstantem Maße vermindert, worauf zu Schritt S101 zurückge­ kehrt wird.

Wenn DISCSB größer als DISC ist, wird im Schritt S106 DISC zu DISCSB gesetzt und im folgenden Schritt S107 die Änderungsgröße DDISC von DISC berechnet. Dann wird im Schritt S108 der "Ein"/"Aus"- Zustand des Leerlaufschalters 5 abgefragt. Wenn der Schalter auf "Ein" steht, wird zum Schritt S109 weitergegangen. Im Schritt S109 wird abgefragt, ob die im Zeitgeber 86 eingestellte Zeit verstrichen ist. Falls nicht, kehrt das Verfahren zum Schritt S108 zurück, während nach dem Verstreichen der Zeit das Verfahren zum Schritt S110 weitergeht. Hier wird DDISC von DISC abgezogen und die sich ergebende Differenz im Schritt S111 mit einem Wiederaufnahme­ wert F/B der Rückführregelung verglichen, der einem konstanten, vom Lernwert DISCLRN abweichenden Wert entspricht. Darauf wird dann, wenn DISC größer als F/B ist, zum Schritt S108 zurückge­ kehrt, während im gegenteiligen Fall das Verfahren im Schritt S300 in die Rückführregelung eintritt.

Wenn in beiden Schritten S101 und S108 festgestellt wurde, daß der Leerlaufschalter bei "Aus" steht, wird im Schritt S401 abgefragt, ob DISC=100% ist. Falls dies nicht zutrifft, wird DISC im Schritt S402 auf 100% korrigiert.

Wie oben im einzelnen beschrieben ist, sieht die Erfindung ein Regelverfahren für die Leerlaufdrehzahl eines Motors vor, wobei der Stellwert für die Öffnungsstellung der Ventilvorrichtung zum Zeitpunkt des Überganges in den Leerlaufzustand auf einen anfänglichen Stellwert entsprechend der Motor­ drehzahl zu diesem Zeitpunkt eingestellt und für eine vorbestimmte Zeitdauer auf diesem Wert gehalten wird. Daher kann während des Überganges von hoher Drehzahl auf Leerlaufdrehzahlregelung ein Abwürgen des Motors vermieden werden und gleich­ zeitig die Konvergenz der Motordrehzahl ver­ bessert werden, weil ein anfänglicher Regelwert minimaler Größe entsprechend der Motordrehzahl eingestellt werden kann. Ferner kann deshalb, weil die Änderungsgeschwindigkeit vom obenerwähnten anfänglichen Regelwert zum gelernten Wert ebenfalls in bezug auf die Motordrehzahl zum Zeitpunkt des Übergangs in den Leerlaufbetriebszustand eingestellt wird, die Druckänderung im Ansaugkanal unterdrückt oder bei großem anfänglichen Regelwert die Konver­ genz zum gelernten Wert hin verbessert werden.

Claims (4)

1. Verfahren zum Steuern der einem Verbrennungsmotor im Leer­ laufzustand einer Drosselklappe über eine Ventilvorrichtung (7) zugeführten Ansaugluftmenge mit folgenden Schritten:

• 1) Feststellen, ob die Drosselklappe (4) in einer dem Leerlaufzustand entsprechenden Stellung ist (S101),

mit folgenden weiteren Schritten bei positiver Feststellung im Schritt 1),

• 2) Bestimmen eines Anfangswertes (DISCSB) für die Stellgröße der die Ansaugluftmenge steuernden Ventilvorrichtung (S104),
• 3) Steuern der Ansaugluftmenge entsprechend dem bestimmten Anfangswert für die Stellgröße,
• 4) Vermindern des Anfangswertes (DISCSB) der Stellgröße um eine vorbestimmte Änderungsgröße (DDISC), solange der verminderte Anfangswert (DISC) größer ist als ein der Aufnahme der Rege­ lung der Leerlaufdrehzahl entsprechender vorbestimmter Wert (F/B) für die Stellgröße,
• 5) Steuern der Ansaugluftmenge entsprechend den in Schritt 4) verminderten Anfangswerten für die Stellgröße,
• 6) Aufnehmen der Regelung der Leerlaufdrehzahl mit Steuerung der Ansaugluftmenge abhängig von der Abweichung der Ist-Leerlaufdrehzahl von einer Soll-Leerlaufdreh­ zahl, wenn der verminderte Anfangswert der Stellgröße dem der Aufnahme der Regelung entsprechenden vorbe­ stimmten Wert entspricht (S111),

gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• 7) Erfassen der Drehzahl (NEIDLON) des Motors zu dem Zeitpunkt, zu dem die Drosselklappe (4) in die dem Leerlaufzustand entsprechende Stellung gelangt,
• 8) Bestimmen des Anfangswertes (DISCSB) der Stellgröße gemäß Schritt 2) in Abhängigkeit von der im Schritt 7) erfaßten Drehzahl (NEIDLON),
• 9) Steuern der Ansaugluftmenge gemäß Schritt 3) entspre­ chend dem im Schritt 8) bestimmten Anfangswert (DISCSB) der Stellgröße für eine vorbestimmte Zeitdauer,
• 10) Berechnen der vorbestimmten Änderungsgröße (DDISC) der Stell­ größe gemäß Schritt 4) abhängig von der im Schritt 7) erfaßten Drehzahl (NEIDLON) des Motors.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• - Speichern eines während einer Regelung der Leerlaufdreh­ zahl gewonnenen Lernwertes (DISCLRN) für die Stellgröße der die Ansaugluftmenge im Leerlaufzustand steuernden Ventilvorrichtung (7),
• - Bestimmen des Anfangswertes (DISCSB) der Stellgröße gemäß Schritt 8) in zusätzlicher Abhängigkeit vom gespei­ cherten Lernwert (DISCLRN),
• - Festlegen des der Aufnahme der Regelung der Leerlaufdreh­ zahl entsprechenden vorbestimmten Wertes (F/B) für die Stellgröße gemäß Schritt 4) auf einen Wert größer als der gespeicherte Lernwert (DISCLRN).